基于转向角变换的智能转运叉车运动规划研究

针对智能转运叉车在无人装车作业时的姿态调整问题,对其行驶过程的运动规划问题进行了研究。首先,研究了普通叉车装车作业时的运行轨迹特征,并结合叉车进行了运动学分析;在满足初始状态约束、目标状态约束、曲率连续有界约束、转向速度有界、转向加速度有界以及侧滑约束状态下,建立了基于转向角变换的9种运行状态组成的运动控制模型;然后,在该模型中输入了目标相对叉车位姿,运行、计算出了控制参数,并生成了最优运行轨迹与航向规划策略;最后,在MATLAB环境中输入目标位姿参数,生成了可行运动轨迹,揭示了叉车位姿对应的转向角、航向角、坐标偏移量变化与对应的运行轨迹的关系。仿真及研究结果表明:所建立的模型在前向位移5 m~8 m、侧向位移±2 m、航向角±10°范围内,能快速生成运动规划控制参数,平均运行时间约为0.0123 s;该模型可以改进以往的路径规划算法,省去以往需通过优化路径曲线光滑度来实现最优路径规划的过程,减少叉车运行控制计算量,使运行时间减少约59%。